Klinische validatie van een 'hand-held' fluorescentie digitaal beeldvormingsapparaat voor wondverzorgingstoepassingen

Inleiding en grondgedachte:

Wondzorg is een grote klinische uitdaging en vormt een enorme belasting voor de gezondheidszorg wereldwijd. Terwijl wonden (chronisch en acuut) genezen, vinden er een aantal belangrijke biologische veranderingen plaats op de plaats van de wond op weefsel- en cellulair niveau. Hiertoe behoren ontsteking, hervorming van de epidermale barrière en hermodellering van het bindweefsel in de dermis. Een veel voorkomende grote complicatie die optreedt tijdens het wondgenezingsproces, die kan variëren van dagen tot maanden, is echter een bacteriële infectie. Dit kan het genezingsproces ernstig belemmeren en tot aanzienlijke complicaties leiden, vooral bij chronische niet-genezende wonden. Momenteel omvat de standaard wondzorg monitoring op mogelijke infectie door directe visuele inspectie onder wit licht en door monsters te nemen voor analyse in het laboratorium, wat ongeveer twee dagen duurt om een ​​resultaat te geven. Kwalitatieve visuele beoordeling geeft echter alleen een globaal beeld van de plaats van de wond (d.w.z. aanwezigheid van etterend materiaal en korstvorming), maar biedt niet de uiterst belangrijke informatie over onderliggende veranderingen die optreden op weefsel- en cellulair niveau (d.w.z. infectie, matrix remodellering, ontsteking en necrose).

Alle chronische wonden bevatten bacteriën. Maar of de wond in bacterieel evenwicht is (besmetting met organismen aan het oppervlak of kolonisatie met organismen in het weefsel gerangschikt in microkolonies zonder schade te veroorzaken) of bacterieel onevenwicht (kritieke kolonisatie en infectie) is van primair belang voor genezing. Het is belangrijk op te merken dat er een continuüm is van bacteriële aanwezigheid die zich ontwikkelt van bacterieel evenwicht naar bacteriële schade in een chronische wond. De diagnose van infectie wordt meestal klinisch gesteld op basis van tekenen en symptomen in en rond het lokale wondbed, de diepere structuren en de omringende huid. De aanwezigheid en ernst van een bacteriële infectie wordt typisch gediagnosticeerd op basis van het klinische uiterlijk van de wond onder wit licht (d.w.z. pijn, etterend exsudaat, korstvorming, zwelling, erytheem, hitte). Een groot probleem is dat bacteriële besmetting in en rond een wond niet direct kan worden vastgesteld door visualisatie van de bacteriën zelf onder wit licht, maar is gebaseerd op klinische tekenen en symptomen die worden veroorzaakt door bacteriële besmetting en/of infectie in de wond (d.w.z. pijn, purulent exsudaat, korstvorming, zwelling, erytheem, hitte).

De hermodellering en genezing van bindweefsels in wonden omvat gelijktijdige synthese en afbraak van collageenfibrillen. Deze bacteriën omvatten veel voorkomende soorten die doorgaans worden aangetroffen op wondlocaties (d.w.z. Staphylococcus- en Pseudomonas-soorten). Bacteriële uitstrijkjes worden verzameld op het moment van wondonderzoek en hebben het voordeel dat ze specifieke bacteriële/microbiële soorten kunnen identificeren en de bacteriële belasting kunnen kwantificeren. Vaak worden er echter willekeurig meerdere uitstrijkjes van de wondplaats genomen en deze zijn niet gericht, en sommige uitstrijkjestechnieken kunnen de micro-organismen tijdens het afnameproces met de wond verspreiden, waardoor de genezingstijd en morbiditeit van de patiënt worden beïnvloed. Dit kan een probleem zijn, vooral bij grote chronische (niet-genezende) wonden waarbij het detectierendement voor de aanwezigheid van bacteriën niet optimaal is, ondanks het afnemen van meerdere uitstrijkjes. Bovendien duurt het vaak ongeveer 2-4 dagen voordat de resultaten van een bacteriologische kweek terugkomen uit het laboratorium, waardoor de diagnose en behandeling aanzienlijk worden vertraagd. Bacteriële uitstrijkjes bieden dus geen real-time detectie van de infectieuze status van wonden. Bovendien, hoewel het schoonvegen van wonden eenvoudig lijkt, kan het leiden tot een ongepaste behandeling, morbiditeit van de patiënt en langer verblijf in het ziekenhuis als het niet correct wordt uitgevoerd. Een op beelden gebaseerde methode die real-time monitoring van wondgenezing mogelijk maakt, met name vroege hermodellering van huidbindweefsel, en de aanwezigheid van bacteriële besmetting en/of infectie in de loop van de tijd, zou een significante klinische impact kunnen hebben.

Autofluorescentiebeeldvorming is in de gastro-enterologie gebruikt om zowel collageen- als bacteriële fluorescentie in klinische studies in beeld te brengen. We willen het gebruik van weefsel-autofluorescentie-beeldvormingstechnologie uitbreiden naar wondzorg en -beheer om tijdens het genezingsproces in realtime biologisch relevante informatie over de wondlocatie op weefsel- en biomoleculair niveau te verkrijgen. Wanneer gebruikt om wonden te beoordelen, kan autofluorescentie van weefsel helpen bij het bepalen van de mate van wondgenezing en de aanwezigheid van bacteriële infectie. In voorbereidende preklinische tests hebben we ontdekt dat wanneer wonden worden verlicht met een specifieke golflengtecombinatie van excitatielicht, endogene weefselcomponenten een karakteristiek fluorescerend signaal uitzenden, terwijl bacteriën een uniek fluorescentiesignaal uitzenden.

We hebben onlangs een innovatief optisch moleculair beeldvormingsplatform ontwikkeld op basis van fluorescentie- en witlichttechnologieën met hoge resolutie in een draagbare, real-time, niet-invasieve hoge resolutie (bijv. contactloos) formaat. Deze uitvinding biedt voor het eerst real-time detectie van belangrijke biologische en moleculaire informatie van een wond en zou een aanzienlijke impact kunnen hebben op het verbeteren van conventionele wondverzorging en -beheer. Gebaseerd op uitgebreide preklinische tests, heeft de voorgestelde technologie het vermogen om autofluorescentiebeelden van wonden te verzamelen en de aanwezigheid en relatieve veranderingen in bindweefselinhoud en biodistributie die betrokken zijn bij wondgenezing te detecteren. Het kan ook de vroegste indicatie van verontreiniging door bacteriën/micro-organismen in de wond detecteren (die occult zijn voor standaard visuele beoordeling met wit licht), waardoor een maatstaf voor de infectiestatus wordt verkregen. Dit zou een significante impact kunnen hebben op klinische wondverzorging en -behandeling door i) het verminderen van de complicaties die gepaard gaan met gemiste detectie van bacteriële infectie, ii) het vergemakkelijken van beeldgeleide uitstrijkjes/biopten en iii) het monitoren van wondgenezing in de loop van de tijd. Bovendien maakt het compacte en draagbare ontwerp van het platform voor beeldvormingsapparatuur het ideaal voor de klinische wondzorgomgeving en voor gebruik in de zorg voor thuiszorgbezoeken.

Studiedoelstellingen en specifieke doelstellingen

Het primaire doel van deze klinische studie is het evalueren van het gebruik en de effectiviteit van ons 'handheld' platform voor digitale beeldvorming met fluorescentie voor real-time niet-invasieve klinische monitoring van chronische wonden op genezing en bacteriële besmetting/infectiestatus in de loop van de tijd. Dit zal ons in staat stellen om te bepalen of het apparaat intrinsieke veranderingen kan detecteren en longitudinaal volgen die kunnen optreden tijdens het wondgenezingsproces, waaronder, maar niet beperkt tot, hermodellering van collageen en bacteriële infectie van de wondplaats.

Als secundair doel willen we waardevolle eindgebruikersgegevens verkrijgen over de klinische bruikbaarheid van het apparaat binnen de wondkliniek. Deze informatie wordt gebruikt om volgende versies van het apparaat te optimaliseren tijdens de productontwikkeling.

Het belangrijkste is dat we definitief de toegevoegde waarde van dit beeldvormingsapparaat voor de traditionele wondzorgpraktijk kunnen verifiëren, en in hoeverre het de gouden standaard zal veranderen.

Specifieke doelstellingen:

1. Om te bepalen of het fluorescentiebeeldvormingsapparaat in de loop van de tijd veranderingen in bindweefsel kan detecteren die kunnen worden gecorreleerd met wondgenezing of hermodellering, in vergelijking met veranderingen in wondgrootte in de loop van de tijd.
2. Om de effectiviteit van het fluorescentiebeeldvormingsapparaat te bepalen bij het detecteren van de aanwezigheid (of besmetting) van bacteriën in en rond een wond (inclusief infectie), in vergelijking met standaard best practice-methoden (bijv. visualisatie met wit licht en klinische tekenen en symptomen, met uitstrijkjes en bacteriologie als 'gouden standaard').
3. Om de relaties te identificeren tussen autofluorescentiebeeldvorming van weefsels en bacteriën in wonden (inclusief de wondrand) en het volgende: i) klinische tekenen van infectie, ii) microbiële belasting (d.w.z. aantal organismen per gram wondweefsel), en iii) diversiteit van microbiële soorten in de wond (d.w.z. aantal verschillende soorten geïsoleerd per wond) en Gram-ondertekening.